﻿#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#pragma warning(disable:6031)

#include <stdio.h>

//1. 数据类型详细介绍
//2. 整形在内存中的存储：原码、反码、补码
//3. 大小端字节序介绍及判断
//4. 浮点型在内存中的存储解析

/* 1. 数据类型介绍 */
//char        //字符数据类型
//short       //短整型
//int         //整型
//long        //长整型
//long long   //更长的整型	C99才引入
//float       //单精度浮点型
//double      //双精度浮点型

//sizeof(long)>=sizeof(int) 在32位平台下sizeof(long)=4；在64位平台下sizeof(long)=8；

//类型的意义：
//1. 使用这个类型开辟内存空间的大小（大小决定了使用范围）。
//2. 如何看待内存空间的视角。

//1.1 类型的基本归类：
//整形家族：
//char		因为字符在内存中是以ASCII码值存储的，ASCII码值是整型，所以划分到整型家族
//  unsigned char
//  signed char			平时写的char是unsigned char还是signed char标准是未定义的，取决于编译器；在此编译器char就是signed char
//short
//  unsigned short[int]
//  signed short[int]	short a = signed short a
//int
//  unsigned int		
//  signed int			平时写的int a就代表signed int a
//long
//  unsigned long[int]
//  signed long[int]	iong a = signed long a

//****************************************************************   signed char的取值范围是-128~127
//****************************************************************   unsigned char的取值范围是0~255

//****************************************************************   short(signed short)的取值范围是--32768~32767
//****************************************************************   unsigned short的取值范围是0~65535

//浮点数家族：
//float		float的精度低，存储的数值范围较小；double的精度高，存储的数值范围大
//double

//构造类型：
//数组类型
//结构体类型 struct
//枚举类型 enum
//联合类型 union

//指针类型
//int* pi;
//char* pc;
//float* pf;
//void* pv;

/*空类型：
void 表示空类型（无类型）
通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型*/


/* 2. 整形在内存中的存储 */
//2.1原码、反码、补码
//十进制21转化为二进制为10101 可以反过来计算（1*2的0次方+1*2的2次方+1*2的4次方=21）
// 
//比如定义的一个十进制数7，十进制7转化为二进制是111;又因为是整型,计算机中开辟了4个字节存储7的补码00000000 00000000 00000000 00000111
//整数的二进制表示有3种：原码；反码；补码
//正整数的原码、反码、补码相同；负整数的原码、反码、补码要计算得到
//7的原码、反码、补码是00000000 00000000 00000000 00000111.最高位为0表示正
//-7的原码是 10000000 00000000 00000000 00000111. 最高位为1表示负
//-7的反码是 11111111 11111111 11111111 11111000. 符号位不变，其他位取反
//-7的补码是 11111111 11111111 11111111 11111001. 最低位再加1
//注意：补码由原码取反再+1得到；原码也可由补码取反再+1得到

//对于整型来说：数据存放内存中其实存放的是补码。只不过为了方便显示又将其转化为十六进制
//为什么呢？
//在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；
//同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）此外，补码与原码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。

//int main()
//{
//	int a = 20;		//十进制数20的二进制数为10100，那么补码就是 00000000 00000000 00000000 00010100；为了方便表示将其转化为十六进制为0x00 00 00 14；最后在内存中倒着存0x14 00 00 00 
//	int b = -10;	//十进制数10的二进制数为1010，又因为是负数，所以原码是10000000 00000000 00000000 00001010；十六进制是0x80 00 00 0a
//					//												反码是11111111 11111111 11111111 11110101；十六进制是0xFF FF FF F5
//					//				         	                    补码是11111111 11111111 11111111 11110110；十六进制是0xFF FF FF F6；最后在内存中倒着存0xF6 FF FF FF
//	return 0;
//}
//那么为什么倒着存？

//2.2 大小端介绍
//什么是大端小端：
//大端字节序存储（讨论的是以字节为单位的顺序）：是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中；
//小端字节序存储（讨论的是以字节为单位的顺序）：是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位, 保存在内存的高地址中。

//为什么有大端和小端：
//为什么会有大小端模式之分呢？这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为8 bit。
//但是在C语言中除了8 bit的char之外，还有16 bit的short型，32 bit的long型（要看具体的编译器），另外，对于位数大于8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，
//由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。
//例如：一个 16bit 的 short 型 x ，在内存中的地址为 0x0010 ， x 的值为 0x1122 ，那么 0x11 为高字节， 0x22 为低字节。
//对于大端模式，就将 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中， 0x22 放在高地址中，即 0x0011 中。小端模式，刚好相反。
//我们常用的 X86 结构是小端模式，而 KEIL C51 则为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

//请简述大端字节序和小端字节序的概念，设计一个小程序来判断当前机器的字节序。（10分）
//int check()
//{
//	int i = 1;
//	return  (*(char*)&i);		//只拿出第一个字节的顺序，所以要强转后再解引用
//}
//
//int main()
//{
//	int ret = check();
//	if (ret)
//	{
//		printf("小端存储");
//	}
//	else
//	{
//		printf("大端存储");
//	}
//	return 0;
//}

//2.3练习
//1.输出什么？
//int main()
//{
//	char a = -1;		//向内存申请1个字节大小的空间存储-1		
//	signed char b = -1; //-1
//	unsigned char c = -1;	//255
//	printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);
//	return 0;
//}

//分析char a = -1（signed char b = -1）
//因为-1是一个整数，有32个bit位，放到a中要发生截断
//-1的原码是10000000 00000000 00000000 00000001
//-1的反码是11111111 11111111 11111111 11111110
//-1的补码是11111111 11111111 11111111 11111111
//截断后放到a中  11111111
//最后又以%d的形式打印，%d就是打印有符号的整型，所以要对a整型提升，提升时看a的类型是char，有符号，所以就认为高位的1就是符号位
//整型提升按照符号位提升，所以要全部补1：11111111 11111111 11111111 11111111—但仍然是内存中的补码，最后打印的是原码，又因为最高位是1，所以对补码取反再+1：10000000 00000000 00000000 00000001
//最后打印的就是-1

//分析unsigned char c = -1  unsigned char的取值范围是0~255，不会将-1放进去
//-1的原码是10000000 00000000 00000000 00000001
//-1的反码是11111111 11111111 11111111 11111110
//-1的补码是11111111 11111111 11111111 11111111
//截断后放到c中  11111111
//最后又以%d的形式打印，%d就是打印有符号的整型，所以要对c整型提升，提升时看c的类型是unsigned char，无符号
//全部补0：00000000 00000000 00000000 11111111—但仍然是内存中的补码，最后打印的是原码，又因为最高位是0，表示正数，正数的原码和补码相同：00000000 00000000 00000000 11111111
//最后打印的就是255

//对于有符号数，整型提升时，高位补的时候看的是符号位
//对于无符号数，整型提升时，高位直接补0

//2.
//int main()
//{
//	char a = -128;
//	printf("%u\n", a);		//4294967168
//	printf("%d\n", a);		//-128
//
//	return 0;
//}
//分析char a = -128（signed char b = -128）
//因为-128是一个整数，有32个bit位，放到a中要发生截断
//-128的原码是10000000 00000000 00000000 10000000
//-128的反码是11111111 11111111 11111111 01111111
//-128的补码是11111111 11111111 11111111 10000000
//截断后放到a中  10000000
//最后又以%u的形式打印，%d就是打印无符号的整型，所以要对a整型提升，提升时看a的类型是char，有符号，所以就认为高位的1就是符号位
//整型提升按照符号位提升，所以要全部补1：11111111 11111111 11111111 10000000—%u认为内存中存的是无符号数，正数的原码和补码相同：11111111 11111111 11111111 10000000
//最后打印的就是4294967168

//3.
//int main()
//{
//	char a = 128;
//	printf("%u\n", a);		//4294967168
//	printf("%d\n", a);		//-128
//	return 0;
//}
//分析char a = 128（signed char b = 128）
//因为128是一个整数，有32个bit位，放到a中要发生截断
//128的原码是00000000 00000000 00000000 10000000
//128的反码是00000000 00000000 00000000 10000000
//128的补码是00000000 00000000 00000000 10000000
//截断后放到a中  10000000
//最后又以%u的形式打印，%u就是打印无符号的整型，所以要对a整型提升，提升时看a的类型是char，有符号，所以就认为高位的1就是符号位
//整型提升按照符号位提升，所以要全部补1：11111111 11111111 11111111 10000000—%u认为内存中存的是无符号数，正数的原码和补码相同：11111111 11111111 11111111 10000000
//最后打印的就是4294967168

//4.
//int main()
//{
//	int i = -20;
//	unsigned int j = 10;
//	printf("%d\n", i + j);
//	//按照补码的形式进行运算，最后格式化成为有符号整数
//	return 0;
//}
//分析int i = -20
//因为-20是一个整数，有32个bit位，放到i中不用截断
//-20的原码是10000000 00000000 00000000 00010100
//-20的反码是11111111 11111111 11111111 11101011
//-20的补码是11111111 11111111 11111111 11101100
// 
//分析unsigned int j = 10
//因为10是一个整数，有32个bit位，放到j中不用截断
//10的补码是 00000000 00000000 00000000 00001010
//补码相加就是11111111 11111111 11111111 11110110
//最后又以%d的形式打印，%d就是打印有符号的整型，原码=补码取反+1=10000000 00000000 00000000 00001010
//最后打印的就是-10

//5.
#include <windows.h>
//int main()
//{	
//	unsigned int i;		//unsigned int的取值范围是0~2的32次方
//	for (i = 9; i >= 0; i--)
//	{
//		printf("%u\n", i);
//		sleep(1000);	//休眠1000ms
//	}
//
//	return 0;
//}
//9876543210 4294967295 .......死循环
//int main()
//{
//	unsigned int i = -1;
//	printf("%u\n", i);
//
//	return 0;
//}
//分析unsigned int i = -1
//因为-1是一个整数，有32个bit位
//-1的原码是10000000 00000000 00000000 00000001
//-1的反码是11111111 11111111 11111111 11111110
//-1的补码是11111111 11111111 11111111 11111111
//最后又以%u的形式打印，%u就是打印无符号的整型，%u认为内存中存的是无符号数，正数的原码和补码相同：11111111 11111111 11111111 11111111
//最后打印的就是4294967295

//6.
//int main()
//{
//	char arr[1000];
//	int i;
//
//	for (i = 0; i < 1000; i++)
//	{
//		arr[i] = -1 - i;
//	}
//	//arr[i]是char类型的数据，所以数组元素的范围是固定的-128~127
//	//-1 -2 ...-1000	是错误的
//	//-1 -2 ...-128 127 126...3 2 1 0 -1..
//	printf("%d", strlen(arr));		//strlen是求字符串长度，关注的是字符串中\0(0)之前出现多少字符，255
//	return 0;
//}

//7.
//unsigned char i = 0;		//unsigned char类型的取值范围是0~255，所以i的值不可能大于255
//
//int main()
//{
//	for (i = 0; i <= 255; i++)		//0 1 2....255 0 1 2...
//	{
//		printf("hello world\n");
//	}
//	return 0;
//}

//int main()
//{
//	if (strlen("abc") - strlen("abcdef") >= 0)		//strlen库函数的返回值类型是size_t,就是unsigned int，因为求字符串的长度不可能是负数
//		printf(">\n");		//返回的3和6都是无符号数，相减得到的-3仍看作是无符号数，就仍是正数
//	else
//		printf("<\n");
//
//	return 0;
//}


/* 3. 浮点型在内存中的存储 */
//常见的浮点数：3.14159 1E10(1.0*10的10次方)
//浮点数家族包括： float、double、long double(c99引入) 类型。
//浮点数表示的范围：float.h中定义
//整型家族的取值范围在limits.h可以查到

//3.1 浮点数存储的例子：
//int main()
//{
//	int n = 9;
//	//9的补码是00000000 00000000 00000000 00001001
//	float* pFloat = (float*)&n;
//	printf("n的值为：%d\n", n);		//9
//
//	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);//pFloat认为内存中存的是浮点数，会按照浮点数的形式从内存中拿数据   0 00000000 00000000000000000001001
//	//S=0，E为-126，M=0.00000000000000000001001(因为E全为零，所以M前不用加1)      0.00000000000000000001001*2^(-126)是一个无限接近于0的数字，所以打印0.000000
//
//	*pFloat = 9.0;		//将9.0按照浮点数的形式存进去
//	//V=1001.0  1.001*2^3 S=0,E=3,M=1.001
//	//0 10000010 00100000000000000000000
//	printf("num的值为：%d\n", n);//以整数的形式往外拿    1091567616
//	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);//以浮点数的形式拿出来9.0
//	return 0;
//}

//3.2 浮点数存储规则
//根据国际标准IEEE（电气和电子工程协会） 754，任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式：
//	(-1) ^ S * M * 2 ^ E
//	(-1) ^ S表示符号位，当S = 0，V为正数；当S = 1，V为负数。
//	M表示有效数字，大于等于1，小于2。
//	2 ^ E表示指数位。

//V=5.0f 
// 二进制表示形式：101.0  
// 二进制的科学计数法表示形式：1.01*2^2 = （-1）^0 * 1.01 * 2^2 ==> s=0, M=1.01, E=2

//V=9.5f
// 二进制表示形式：1001.1  小数点后面的1就代表0.5
// 二进制的科学计数法表示形式：1.0011*2^3 = （-1）^0 * 1.0011 * 2^3 ==> s=0, M=1.0011, E=3

//V=9.6f
// 二进制表示形式：1001.100......后面不管写多少位，计算达不到精准的0.6  ----浮点数可能在内存中无法精确保存
// 二进制的科学计数法表示形式：1.0011*2^3 = （-1）^0 * 1.0011 * 2^3 ==> s=0, M=1.0011, E=3

//V=0.5f
// 二进制表示形式：0.1
// 二进制的科学计数法表示形式：1.0*2^(-1) = （-1）^0 * 1.0 * 2^(-1) ==> s=0, M=1.0, E=-1

//IEEE 754规定：
//对于32位的浮点数(float型)，最高的1位是符号位S，接着的8位是指数E，剩下的23位为有效数字M。
//对于64位的浮点数(double型)，最高的1位是符号位S，接着的11位是指数E，剩下的52位为有效数字M。

//IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。
//前面说过， 1≤M < 2 ，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx表示小数部分。
//	IEEE 754规定，在计算机内部保存M时，默认这个数的第一位总是1，因此可以被舍去，只保存后面的xxxxxx部分。
//	比如保存1.01的时候，只保存01，等到读取的时候，再把第一位的1加上去。这样做的目的，是节省1位有效数字。
//	以32位浮点数为例，留给M只有23位，将第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字。
	
//至于指数E，情况就比较复杂。
//	首先，E为一个无符号整数（unsigned int）
//	这意味着，如果E为8位，它的取值范围为0~255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047。但是，科学计数法中的E是可以出现负数的，
//	所以IEEE 754规定，存入内存时E的真实值必须再加上一个中间数，对于8位的E，这个中间数是127；对于11位的E，这个中间数是1023。
//	比如，2 ^ 10的E是10，所以保存成32位浮点数时，必须保存成10 + 127 = 137，即10001001。


//int main()
//{
//	float f = 5.5f;		//二进制的科学计数法表示形式:(-1)^0* 1.011 * 2^2==>S=0 M=1.011 E=2 
//	//最高的1位是符号位S(存0)，接着的8位是指数E(存129)，剩下的23位为有效数字M(存011)。0 10000001 01100000000000000000000 转换为十六进制为0x40 b0 00 00
//	//调试&f后其内存中的数据是00 00 0b 40
//
//	return 0;
//}


//取浮点数
//指数E从内存中取出还可以再分成三种情况：
//1.E不全为0或不全为1
//这时，浮点数就采用下面的规则表示，即指数E的计算值减去127（或1023），得到真实值，再将有效数字M前加上第一位的1。
//比如：
//0.5（1 / 2）的二进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将小数点右移1位，则为
//1.0 * 2 ^ (-1)，其阶码为 - 1 + 127 = 126，表示为01111110，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位00000000000000000000000，
//则其二进制表示形式为 : 0 01111110 00000000000000000000000

//2.E全为0
//这时，浮点数的指数E等于1 - 127（或者1 - 1023）即为真实值，
//有效数字M不再加上第一位的1，而是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近于 0的很小的数字。
//这时，如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位s）；

//3.E全为1
//这时，如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位s）；

